CN1890908A - 用于线性预编码信号的多天线传输的方法、相应设备、信号和接收方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于发送由矢量构成的信号的方法，每个矢量包括将要发送的N个源符号，使用M个发射天线，其中M大于或等于2。本发明的方法包括下述步骤：使用由排列在连续行内的矢量构成的源矩阵与线性预编码矩阵的矩阵乘积，线性预编码该信号，递送预编码矩阵；和连续地发送与所述预编码矩阵的列对应的预编码矢量，将每个预编码矢量的M个符号分配给M个天线。

Description

用于线性预编码信号的多天线传输的方法、 相应设备、信号和接收方法

技术领域

本发明的领域在于无线数字通信领域。更具体地，本发明涉及在也称作“BLAST(贝尔实验室分层空间-时间)”***的MIMO(“多输入多输出”)型多天线***内实现预编码矩阵的信号的发送/接收。

本发明还可以应用于无线电通信领域，尤其用于第三代、***及后续各代的***。

背景技术

包括多个天线的若干发送/接收***已经是公知的。一些***使用空间-时间编码，通过该空间-时间编码能够以最高效率利用它们的空间/时间分集。然而，这些空间-时间编码的频谱效率是有限的。

因而，某些研究工作已经开始研究使用空间多路复用技术的分层空间-时间(LST)***，以获得容量随着发送和接收机天线的数量线性增加的***。

因而，在“当使用多个天线用于衰落环境下无线通信的分层空间-时间结构(Layered Space-Time Architecture for WirelessCommunication in a Fading Environment When Using MultipleAntennas)”(贝尔实验室技术期刊，1996年秋季第1卷第2期第41-59页)介绍了一种目的在于增加传输***容量的第一空间多路复用***。为此，他描述了一种对角线“BLAST”结构(称作D-BLAST)，其中由每个发射天线连续地发送每层的编码或未编码和交织的符号。

随后，Wolniansky、Foschini、Golden和Valenzuela在“V-BLAST：用于在富散射无线信道上实现特高数据速率的结构(V-BLAST：AnArchitecture for Realizing Very High Data Rates Over theRich-Scattering Wireless Channel)”(1998年9月29日意大利比萨，ISSSE-98文集)中通过在无编码的情况下将原始“BLAST”***的结构修改成垂直***(“V-BLAST”)，并通过在接收时利用零强制(ZF)标准使用干扰消除算法，简化了这一技术。该垂直结构非常简单地从将信息链解复用成子链出发，每个子链由其相应天线发射。

随后，Baro、Bauch、Pavlic和Semmler(“使用空间-时间块编码和Turbo解码提高BLAST性能(Improving BLAST Performaceusing Space-Time Block Codes and Turbo Decoding)”，Globecom2000，2000年11月)提出了空间-时间编码和特播(Turbo)解码与编码V-BLAST型***的组合。

最后，Ma和Giannakis(“全分集全速率复数域空间-时间编码(Full-Diversity Full-Rate Complex-Field Space-Time Coding)”，2003年IEEE信号处理学报)介绍了一种组合线性预编码与在发送时空间多路复用的MIMO技术的技术。在该技术中，通过使用基于Vandermonde矩阵的特定预编码矩阵执行线性预编码，在发送时循环地发送不同的符号。在接收时根据最大似然检测器执行解码。

由Foschini推荐的空间多路复用的“BLAST”技术的第一个缺点是它的解码复杂性。

这一技术，随后修改为“V-BLAST”技术的另一个缺点是没有利用该***的最大空间分集。

对于由Baro、Bauch、Pavlic和Semmler提出的技术来说，该技术在于组合空间-时间编码和V-BLAST***，它的缺点在于未利用该***的最大容量。

此外，不能使用不同的现有技术处理相关的信道。

通过Ma和Giannakis的技术部分地解决了这些不同的缺点，所述技术可以用于通过线性预编码利用该***的空间-时间分集以及它们的最大容量。

然而，该技术的主要缺点在于所使用的接收机，它必须是最大似然(缩写为ML)类型的。这些ML接收机复杂得难以实现，由于它们的复杂性，将预编码矩阵的大小限制为***发射天线的数量。

发明内容

本发明的目的尤其是克服现有技术的这些缺点。

更具体地，本发明的目的是提供一种信号多天线发送和接收技术，用于以比现有技术的预编码***更佳的性能实现预编码矩阵。

本发明的另一个目的是实现一种此类的技术，它比现有技术具有更低的复杂性和更大的数值稳定性。更具体地，本发明的目的是提供一种并不必需空间-时间编码的一类技术。

本发明的又一个目的是实施一种这样的技术，它适合于同时用于单载波和多载波(OFDM和MC-CDMA)型调制的MIMO型多天线***。

本发明的又一个目的是提供一种这样的技术，由此可以使用MIMO***的最大容量和***的最大分集。

本发明还有一个目的是实施一种这样的技术，与现有技术相比，具有改善的二进制误码率性能，同时推荐了一种在接收时低复杂性的解决方案。

本发明的又一个目的是实施一种这样的技术，可以用于处理相关的多天线信道，同时限制性能恶化而不取决于调制。

通过一种用于发送由矢量构成的信号的方法实现这些目的以及根据下文将显而易见的其它目的，每个矢量包括将要被发送的N个源符号，并实施M个发送天线，其中M大于或等于2。

根据本发明，在所述信号上执行线性预编码，执行由以连续行排列的所述矢量形成的源矩阵与线性预编码矩阵的矩阵乘积，发送预编码矩阵，随后，连续地发送与预编码矩阵的列对应的预编码矢量，在M个天线上分配每个预编码矢量的M个符号。

因而，本发明依靠完全新颖和有创造性的方法以发送信号，在多天线***内实现线性预编码。

更具体地，本发明推荐执行转置的空间-时间映射，即它建议在M个天线上发送经受按列相同预编码的符号。

因而，该方法完全不同于由Ma和Giannakis推荐的在接收时导致很高复杂性的循环发送。

本发明的技术是非常有利的，因为它可以通过线性预编码用于利用MIMO信道的最大容量，假定它并不使用空间-时间编码，和最大空间-时间分集。

发射天线数量M对应于将要被发送的矢量数量，这些矢量构成源矩阵的不同行。

有利地，这样一种发送方法的预编码是块矩阵。

优选地，预编码矩阵是具有大于或等于M的大小的单位矩阵。

因而，本发明不同于现有技术，因为预编码矩阵的大小并不始终等于发射天线的数量M。如在本文献中从下文可以看出的，根据本发明，通过执行低复杂性的解码操作，因而支持简化解码，即使使用大型预编码矩阵。

该预编码矩阵属于包括Hadamard矩阵、也写作SU(2)的大小为2×2的特殊单位矩阵、傅立叶矩阵、Vandermonde矩阵和更普通的单位矩阵的组。

在本发明的一种有利的实施例中，预编码矩阵是具有下述形式的块矩阵：

${\mathrm{\Θ}}_L=\sqrt{\frac{2}{L}}\·{\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\Θ}}_{L/2}& {\mathrm{\Θ}}_{L/2}\\ {\mathrm{\Θ}}_{L/2}& {-\mathrm{\Θ}}_{L/2}\end{array}\right]}^T$

其中 ${\mathrm{\Θ}}_2=\left[\begin{array}{cc}{e}^{{\mathrm{i\θ}}_1}\cos \mathrm{\η}& e^{{\mathrm{i\θ}}_2}\sin \mathrm{\η}\\ {-e}^{{-\mathrm{i\θ}}_2}\sin \mathrm{\η}& e^{{-\mathrm{i\θ}}_1}\cos \mathrm{\η}\end{array}\right]$

和 $\mathrm{\η}=\frac{\mathrm{\π}}{4}+k\frac{\mathrm{\π}}{2},{\mathrm{\θ}}_2={\mathrm{\θ}}_1-\frac{\mathrm{\π}}{2},$ 和对于 $i\∈[1,2],{\mathrm{\θ}}_i=\frac{\mathrm{\π}}{4}+k^{\′}\frac{\mathrm{\π}}{2},$ 其中k，k′是相对整数。

本发明还涉及一种用于接收在M个发射天线上发送的信号的方法，其中M大于或等于2，实施P个接收机天线，其中P大于或等于2。

根据本发明，在P个天线上接收并在接收矩阵内按列地分配接收矢量，在P个天线上分配接收矢量的P个符号。随后，该方法执行处理接收矩阵的操作，包括步骤：乘以表示在发送时使用的线性预编码矩阵的线性解预编码矩阵，从而获得解预编码矩阵，通过它可以提取所发送的源符号的估计值。

还应当指出，对于最佳接收来说，在接收中天线的数量P大于或等于发射天线的数量M。

在此和本文献的其余部分中，将术语“解预编码”理解为实质上是指在发送阶段执行的预编码操作的逆操作。

在第一实施例中，解预编码矩阵是预编码矩阵的共轭转置矩阵。

在这种情况下，使用通过传输信道在M个发射天线和P个接收机天线之间传送的发送信号，在处理操作过程中，将接收矩阵乘以表示传输信道的逆信道的矩阵，从而获得所发送的估计符号矩阵。随后，将所发送的估计符号矩阵乘以解预编码矩阵。

实际上，包括多个发射天线和多个接收机天线的MIMO***的实现导致不同发射天线/接收机天线路径的存在，在这些路径上可以发送有效负载信息，其中可以用信道矩阵示意地表示这些不同的路径。

在接收中，必须反转(invert)在不同路径上估计的信道编码从而取回所发送的符号。假设该信道是接收机完全所知的，则足以执行信道矩阵的求逆。

该接收方法尤其包括检测执行连续消除算法的M个发射天线的预备步骤。

在第二实施例中，使用通过传输信道在M个发射天线和P个接收机天线之间传输的所发送信号，解预编码矩阵是使信道矩阵和线性预编码矩阵相关联的全部矩阵的逆矩阵。

在该实施例中，该接收方法执行顺序解码，它支持具有最佳信噪比的信道的优先解码。

在这种情况下，通过Cholesky分解算法的执行来确定解预编码矩阵，所述算法可以用于获得计算成本很低且比现有技术更为简单的解码方法。

该最大似然型技术是公知的、满意的，但是很复杂。

对于MIMO***的解码而言，使用利用最小均方误差(MMSE)标准的Cholesky分解是完全新颖的，并可以用于克服在现有技术中固有的复杂性这一缺点。

Cholesky分解的一种替代方式将是使用利用ZF准则的QR分解。这一技术还具有低复杂性，但是显示较低满意度的结果。

根据本发明的一种变型，使用作为块矩阵的解预编码矩阵，该接收方法通过改变块内的符号执行距离最小化。这进一步改善了本发明的解码器。

本发明还涉及一种由在M个发射天线上连续发送的矢量形成的信号，其中M大于或等于2，每个矢量的M个符号分配在M个天线上。根据本发明，这些矢量是与预编码矩阵的列对应的预编码矢量，所述预编码矩阵通过使由分别包括将要被发送的N个源符号的源矢量形成的源矩阵和线性预编码矩阵矩阵相乘获得，在所述源矩阵内以连续行方式排列源矢量。

本发明还涉及一种用于发送信号的设备，该信号由分别包括将要被发送的N个源符号的矢量形成，并实现M个发射天线，其中M大于或等于2，用于如上文所述的发送方法。

本发明还涉及一种用于接收在M个发射天线上发送的信号的设备，其中M大于或等于2，该设备包括P个接收机天线，其中P大于或等于2。

附图说明

根据下文通过简单的说明性和非穷举性的例子给出的优选实施例的描述，并根据附图，本发明的其它特征和优点将变得更加明显，在附图中：

图1图示根据本发明的实施源矩阵X和预编码矩阵Θ的四发射天线***；

图2A图示在称作无排序(没有“顺序”)实施例的本发明第一实施例中包括用于接收根据图1的***发送的信号的四个天线的***；

图2B图示在称作排序(“顺序”)实施例的本发明第二实施例中包括用于接收根据图1的***发送的信号的四个天线的***；

图3图示不同***的比较性能，即没有线性预编码的现有技术***、带有用于大小为4的预编码矩阵和大小为256的预编码矩阵的线性预编码的本发明的***。

具体实施方式

本发明的普通原理基于用于多天线***的在发送时线性预编码的新颖***。将由以连续行排列的将要被发送的矢量构成的源矩阵乘以预编码矩阵，此预编码矩阵具有大于或等于发射天线数量的大小，以构成预编码矩阵。随后，在每个发射天线上同时发送构成预编码矩阵同一列的每个符号，每个天线发送来自预编码矩阵的列的不同符号。

现在参见图1，我们介绍一种根据本发明的实现源矩阵X和预编码矩阵Θ的具有四个发射天线的***。

为了简化，在本申请文件中此处和下文中的描述限制于源方矩阵X和预编码方矩阵Θ的特殊情况。

本领域的技术人员将毫无困难地将此教导扩展到所有类型的矩阵X和Θ，将理解X的列数应当等于Θ的行数，X必须具有M列，其中M是发射天线数量。

包括将要被发送的信息的源矩阵X由构成矩阵X的行的四个矢量X₁、X₂、X₃、X₄构成。

对于i＝1至4，每个矢量X_i由四个符号构成：X₁＝[x₁x₂x₃x₄]，X₂＝[x₅x₆x₇x₈]，X₃＝[x₉x₁₀x₁₁x₁₂]，X＝[x₁₃x₁₄x₁₅x₁₆]。

因此，将要发送的符号总数是16。这对应于发射天线数量M乘以预编码矩阵Θ的行数L。

预编码矩阵Θ的大小是4×4，它是块矩阵。根据一种具体实施例，预编码矩阵Θ如下：

${\mathrm{\Θ}}_L=\sqrt{\frac{2}{L}}\·{\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\Θ}}_{L/2}& {\mathrm{\Θ}}_{L/2}\\ {\mathrm{\Θ}}_{L/2}& {-\mathrm{\Θ}}_{L/2}\end{array}\right]}^T$

其中 ${\mathrm{\Θ}}_2=\left[\begin{array}{cc}{e}^{{\mathrm{i\θ}}_1}\cos \mathrm{\η}& e^{{\mathrm{i\θ}}_2}\sin \mathrm{\η}\\ {-e}^{{-\mathrm{i\θ}}_2}\sin \mathrm{\η}& e^{{-\mathrm{i\θ}}_1}\cos \mathrm{\η}\end{array}\right]$

和 $\mathrm{\η}=\frac{\mathrm{\π}}{4}+k\frac{\mathrm{\π}}{2},{\mathrm{\θ}}_2={\mathrm{\θ}}_1-\frac{\mathrm{\π}}{2},$ 和对于 $i\∈\left[\mathrm{1,2}\right],{\mathrm{\θ}}_i=\frac{\mathrm{\π}}{4}+k^{\′}\frac{\mathrm{\π}}{2}i$ 其中k，k′是相对整数。

在将源矩阵X乘以预编码矩阵Θ之后，获得预编码矩阵S(S＝X.Θ)。

该大小为4×4的矩阵S由四个矢量S_i(i＝1至4)构成：

S₁＝[s₁s₅s₉s₁₃]，S₂＝[s₂s₆s₁₀s₁₄]，S₃＝[s₃s₇s₁₁s₁₅]，S₄＝[s₄s₈s₁₂s₁₆]

这些也称作预编码矢量的矢量S_i对应于将源矩阵X乘以预编码矩阵Θ的同一列。因而，S₁对应于将源矩阵X乘以预编码矩阵Θ的第一列获得的矢量，S₂对应于将源矩阵X乘以预编码矩阵Θ的第二列获得的矢量，对于矩阵Θ的四列，依此类推。

在给定的时间点上，随后，四个发射天线10、11、12和13中的每个天线在同一发送突发中发送同一预编码矢量S_i的符号之一。

因而，在时刻T0上，第一天线10发送矢量S₁的符号s₁。基本上在同一时刻T0，第二天线11发送矢量S₁的符号s₅，第三天线12发送矢量S₁的符号s₉，和第四天线13发送矢量S₁的符号s₁₃。

在对应于时间T1、T2和T3的三个发送突发中分别发送其它的预编码矢量S₂、S₃和S₄。

随后，在每个发射天线上发送与源矩阵X乘以预编码矩阵Θ的同一列对应的同一预编码矢量的每个符号，每个天线发送预编码矢量的不同符号。

换句话说，如果将矩阵S视为由排列在连续行内的四个矢量S₁’，S₂’，S₃’S₄’构成，即：S₁’＝[s₁s₂s₃s₄]，S₂’＝[s₅s₆s₇s₈]，S₃’＝[s₉s₁₀s₁₁s₁₂]，S₄’＝[s₁₃s₁₄s₁₅s₁₆]则：

-同时在不同发射天线上发送每个矢量S₁’(i＝1至4)的第一符号，s₁在第一天线上和s₁₃在最后一个天线上。

-同时在不同发射天线上发送每个矢量S₁’的第二符号，s₂在第一天线上和s₁₄在最后一个天线上。

-重复此操作，直到每个矢量S₁’的最后一个符号。

最后，该***在时刻T0上首先发送[s₁s₅s₉s₁₃]，随后在T1上发送[_s2s₆s₁₀s₁₄]，然后在T2上发送[s₉s₇s₁₁s₁₅]，和最后在T3上发送[s₄s₈s₁₂s₁₆]。

现在，参见图2A和图2B，我们介绍具有四个接收机天线的***。

在MIMO信道内传输之后，所接收的信号由在接收矩阵R内以连续列排列的矢量R_i(i＝1至4)构成，其中R₁＝[r₁r₅r₉r₁₃]，R₂＝[r₂r₆r₁₀r₁₄]，R₃＝[r₃r₇r₁₁r₁₅]，R₄＝[r₄r₈r₁₂r₁₆]

因而，根据每个发射天线/接收机天线路径的长度，接收矩阵R由基本上在同一时刻T0’在四个接收机天线上接收到的符号[r₁r₅r₉r₁₃](r₁在第一天线20上，r₅在第二天线2₁上，r₉在第三天线22上和r₁₃在第四天线23上)、如上述基本上同时在时间T1’在四个接收机天线上接收到的符号[r₂r₆r₁₀r₁₄]以及在时间T2’和T3’上接收到的符号[r₃r₇r₁₁r₁₅]和[r₄r₈r₁₂r₁₆]构成。

根据如图2A所示的第一实施例，该过程基于称作“无排序”技术的技术。该技术首先开始于反转(invert)在不同发射/接收机天线信道上估计的编码信道，从而取回所估计的发射符号。

因而，执行连续的消除算法以检测不同的发射天线。

该算法如下：

r＝sH

R_r＝HH^H+σ²l

a＝rH^H

$b={R_r}^{-1}a=\frac{{\mathrm{sHH}}^H}{{\mathrm{HH}}^H+{\mathrm{\σ}}^{2}I}$

其中：

-r对应于在P个接收机天线上接收到的符号，即在接收矩阵R上；

-H是大小为(M×P)的信道；

-σ²是接收机天线的平均信噪比；

-R_r是自相关矩阵；

-a对应于根据上述等式的大小为M的不同矢量；

-b首先对应于所发送的不同符号矢量[s₁s₅s₉s₁₃]的估计值，随后对应于所发送符号[s₂s₆s₁₀s₁₄]的估计值，然后对应于所发送符号[s₃s₇s₁₁s₁₅]的估计值，最后对应于所发送符号[s₄s₈s₁₂s₁₆]的估计值。

-指数^H表示共轭转置。

该算法在最小均方误差(MMSE)的意义上类似于在“使用空间-时间块编码和Turbo解码改善BLAST性能(Improving BLASTPerformance using Space-Time Block Codes and Turbo Decoding)”，2000年11月Globecom(Baro，Bauch，Pavlic和Semmeler)中描述的V-BLAST解码，通过所述MMSE可以取回所发送的矢量S_i的估计值

其中i的范围是1至4。

这等于将接收矩阵R乘以表示传输信道的逆信道的矩阵。

随后，重新排序所接收的矢量，从而取回所发送矢量S₁，S₂，S₃，S₄，或再次S₁’，S₂’，S₃’，S₄’的估计值，将这些估计矢量称作 ${\hat{S}}_1=\left[\begin{array}{cccc}{\hat{s}}_1& {\hat{s}}_2& {\hat{s}}_3& {\hat{s}}_4\end{array}\right],{\hat{S}}_2=\left[\begin{array}{cccc}{\hat{s}}_5& {\hat{s}}_6& {\hat{s}}_7& {\hat{s}}_8\end{array}\right],{\hat{S}}_3=\left[\begin{array}{cccc}{\hat{s}}_9& {\hat{s}}_{10}& {\hat{s}}_{11}& {\hat{s}}_{12}\end{array}\right]$ 和 ${\hat{S}}_4=\left[\begin{array}{cccc}{\hat{s}}_{13}& {\hat{s}}_{14}& {\hat{s}}_{15}& {\hat{s}}_{16}\end{array}\right],$ 并排列在称作估计符号矩阵的矩阵的连续行内。

随后，接收机将所获得的估计符号矩阵

乘以解预编码矩阵以形成用于提取所发送的源符号估计值的解预编码矩阵

该解预编码矩阵对应于在发送时使用的预编码矩阵Θ的共轭转置(在图2A中标号为Θ^H)。

因为预编码矩阵Θ是单位阵，将所获得的估计符号矩阵 乘以转置和共轭预编码矩阵Θ^H等于将矩阵

乘以矩阵Θ^-1即预编码矩阵Θ的逆矩阵： $\mathrm{\Θ}:\hat{X}=\hat{S}.{\mathrm{\Θ}}^H=\hat{S}.{\mathrm{\Θ}}^{-1}.$

因此，在每次V-BLAST迭代中执行解预编码步骤Θ^H＝Θ^-1。

在图2B所示的第二实施例中，在执行Cholesky分解算法时，联合执行信道编码逆操作和解预编码操作。这样一种算法由Wei Zha和Steven D.Blostein在“BLAST空间-时间***的改进去相关判决反馈检测(Modified Decorrelating Decision-Feedback Detection of BLASTSpace-Time System)”(ICC 2002，第1卷，第335至339页，2002年4月至5月)描述。该技术称作“带有排序”的技术。

在该实施例中，接收机将由以连续列排列的矢量R₁＝[r₁r₅r₉r₁₃]，R₂＝[r₂r₆r₁₀r₁₄]，R₃＝[r₃r₇r₁₁r₁₅]，R₄＝[r₄r₈r₁₂r₁₆]构成的接收矩阵R乘以全部矩阵G的逆矩阵，该矩阵G对应于信道矩阵和预编码矩阵Θ的关联。

通过执行在其中执行排序操作的Cholesky分解，获得全部矩阵G的逆矩阵，该逆矩阵也称作解预编码矩阵。

该排序操作使得可以首先判决具有最高幂的全部矩阵G的符号。因而，以幂的递减顺序处理这些符号。

该Cholesky算法如下：

R＝YΘH

$R_r=P_p({\mathrm{\ΘHH}}^H{\mathrm{\Θ}}^H+{\mathrm{\σ}}^{2}I){P_p}^H$

R_r＝LL^H

$R_r^{-1}={\left(L^H\right)}^{-1}{L}^{-1}$

$x={\mathrm{RH}}^H{\mathrm{\Θ}}^H{P_p}^H$

y＝x(L^H)^-1

$z=P_{p}y{L}^{-1}=\frac{P_{p}X{\mathrm{\ΘHH}}^H{\mathrm{\Θ}}^H{P_p}^H}{P_p({\mathrm{\ΘHH}}^H{\mathrm{\Θ}}^H+{\mathrm{\σ}}^{2}I){P_p}^H}$

其中：

-r对应于在P个接收机天线上接收到的符号，即对应于接收矩阵R；

-X对应于所发送的源矩阵；

-Θ是大小为4×4的预编码矩阵；

-H是大小为4×4的信道矩阵；

-σ²是接收机天线的平均信噪比；

-R_r是自相关矩阵；

-L是自相关矩阵R_r的下三角形矩阵；

-P_p是关于该自相关矩阵的干扰的根据期望符号的最大幂准则的置换矩阵；

-x和y是大小为16的矢量(发射天线的数量乘以预编码矩阵Θ的行数)。

在接收时，Cholesky分解算法支持接收机直接获取与在解预编码矩阵 内由源矩阵x发送的符号估计值对应的大小为16的矢量z(发射天线数量乘以预编码矩阵Θ的行数)。

Cholesky分解是数字稳定分解。

在该实施例中，预编码的优点在于去相关信道，如果信道被相关的话。

因为解预编码矩阵是块矩阵，所以该接收***还可以通过使用通过改变块内的符号使距离最小化的技术来改进。

现在参见图3，我们介绍通过使用大小为4×4的预编码矩阵和大小为256×256的预编矩阵的根据本发明所获得的性能水平。

更具体地，图3图示根据无排序的第一实施例的本发明的性能数值，即当解预编码矩阵对应于预编码矩阵的共轭转置时：比较根据本发明的使用线性预编码的***与没有预编码的现有技术***。

当二进制误码率(BER)是10^-4，频谱效率8bps/Hz，且当在接收时使用MMSE型均衡器时，可以在参考曲线和预编码为256的曲线之间观察到16.0dB的增益，所述参考曲线对应于没有预编码的***，所述预编码为256的曲线对应于使用大小为256×256的预编码矩阵的***。

因而，本发明以很高的信噪比改善了性能，同时在O(L³)方面维持复杂性，其中L是预编码矩阵的大小，或者再次，如果该矩阵不是方阵，则是预编码矩阵的行数。

对于它的一部分来说，同样使用预编码矩阵的Ma和Giannakis的现有技术方法(“全分集全速率复数域空间-时间编码(Full-DiversityFull-Rate Complex-Field Space-Time Coding)”，2003年IEEE信号处理学报)不能用于获得大小为256的预编码矩阵，因为该方法的计算成本过高。事实上，这一方法的复杂性是在O(M^L)方面的指数因子，其中M对应于调制大小。

当在接收时执行排序的第二实施例时，进一步地改善本发明的性能数值。

实际上，当实施这个带有排序的实施例时，大小为4×4的预编码矩阵给出与在没有排序的实施例中使用大小为256的预编码矩阵基本上相同的结果，即相对于参考曲线接近16.0dB的增益，这对应于当二进制误码率(BER)是10-4，频谱效率8bps/Hz时没有预编码的***。

当预编码大小增加时，***性能随之改善，对于带有排序和大小为256×256的预编码矩阵的***，获得非常好的结果。

因而，所推荐的发明支持与现有技术相比更低复杂性和更低成本的解码，同时表现出改善的性能。

此外，本发明的技术适合于单载波调制***以及多载波调制***(例如OFDM或MC-OFDM***)。

可以将本发明应用于给容量的使用提供优先选择的任一多天线***，即使多天线信道是相关的，也能够实现此结果。

Claims (13)

1.一种用于发送由矢量构成的信号的方法，每个矢量包括要被发送的N个源符号，并实施M个发射天线，其中M大于或等于2，

其特征在于在所述信号上执行线性预编码，实施由以连续行排列的所述矢量构成的源矩阵与线性预编码矩阵的矩阵乘积，发送预编码矩阵，

并在于连续地发送与所述预编码矩阵的列对应的预编码矢量，在所述M个天线上分配每个预编码矢量的M个符号。

2.根据权利要求1的发送方法，其特征在于所述预编码矩阵是块矩阵。

3.根据权利要求1和2之一的发送方法，其特征在于所述预编码矩阵是大小大于或等于M的单位矩阵。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求的发送方法，其特征在于所述预编码矩阵的形式为：

${\mathrm{\Θ}}_L=\sqrt{\frac{2}{L}}\·{\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\Θ}}_{L/2}& {\mathrm{\Θ}}_{L/2}\\ {\mathrm{\Θ}}_{L/2}& -{\mathrm{\Θ}}_{L/2}\end{array}\right]}^T$

其中 ${\mathrm{\Θ}}_2=\left[\begin{array}{cc}{e}^{i{\mathrm{\θ}}_1}\cos \mathrm{\η}& e^{i{\mathrm{\θ}}_2}\sin \mathrm{\η}\\ -e^{-i{\mathrm{\θ}}_2}\sin \mathrm{\η}& e^{-i{\mathrm{\θ}}_1}\cos \mathrm{\η}\end{array}\right]$

和 $\mathrm{\η}=\frac{\mathrm{\π}}{4}+k\frac{\mathrm{\π}}{2},$ ${\mathrm{\θ}}_2={\mathrm{\θ}}_1-\frac{\mathrm{\π}}{2},$ 和对于i∈[1，2]， ${\mathrm{\θ}}_i=\frac{\mathrm{\π}}{4}+k^{\′}\frac{\mathrm{\π}}{2},$ 其中k，k′是相对整数。

5.一种用于接收在M个发射天线上发送的信号的方法，其中M大于或等于2，实施P个接收机天线，其中P大于或等于2，

其特征在于在所述P个天线上接收该接收矢量并按列分配在接收矩阵中，接收矢量的P个符号分配在所述P个天线上，

并在于它执行所述接收矩阵的处理，包括乘以表示在发送时使用的线性预编码矩阵的线性解预编码矩阵的步骤，

从而获得解预编码矩阵，由此可以提取所发送的源符号的估计值。

6.根据权利要求5的接收方法，其特征在于所述解预编码矩阵是所述预编码矩阵的共轭转置矩阵。

7.根据权利要求6的接收方法，其特征在于通过传输信道在所述M个发射天线和所述P个接收机天线之间传送所述发送信号，所述接收矩阵在所述处理操作过程中乘以表示所述传输信道的逆信道的矩阵，从而获得所发送的估计符号的矩阵，并在于随后将所发送的估计符号的所述矩阵乘以解预编码矩阵。

8.根据权利要求6和7中任一权利要求的接收方法，其特征在于它包括检测实施连续消除算法的所述M个发射天线的预备步骤。

9.根据权利要求5的接收方法，其特征在于通过传输信道在所述M个发射天线和所述P个接收机天线之间传送所述发送信号，所述解预编码矩阵是关联所述信道矩阵和所述线性预编码矩阵的全部矩阵的逆矩阵。

10.根据权利要求9的接收方法，其特征在于通过实施Cholesky分解算法确定所述解预编码矩阵。

11.一种由在M个发射天线上连续发送的矢量构成的信号，其中M大于或等于2，在所述M个天线上分配每个矢量的M个符号，

其特征在于所述矢量是对应于预编码矩阵的列的预编码矢量，所述预编码矩阵通过线性预编码矩阵和由分别包括将要被发送的N个源符号的源矢量构成的源矩阵的矩阵乘积获得，所述源矢量排列在所述源矩阵的连续行内。

12.一种设备，用于发送由每个包括要被发送的N个源符号的矢量构成的信号，并实施M个发射天线，其中M大于或等于2，

其特征在于它包括用于线性预编码所述信号，实施由在连续行内排列的所述矢量构成的源矩阵与线性预编码矩阵的矩阵乘积，发送预编码矩阵的装置，

和用于连续发送与所述预编码矩阵的列对应的预编码矢量的装置，每个预编码矢量的M个符号分配在所述M个天线上。

13.一种设备，用于接收在M个发射天线上发送的信号，其中M大于或等于2，所述设备包括P个接收机天线，其中P大于或等于2，

其特征在于它包括：用于在所述P个天线上接收接收矢量的装置；和将所述接收矢量按列分配在接收矩阵中的装置，接收矢量的P个符号分配在所述P个天线上；

和在于它包括处理所述接收矩阵的装置，包括乘以表示在发送时使用的线性预编码矩阵的线性解预编码矩阵的装置；

从而获得解预编码矩阵，通过它可以提取所发送的源符号的估计值。

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